【正文】 JC p 水的導(dǎo)熱系數(shù)： )/( ℃?? mW? 水的粘度： )/(10801 62 ℃??? ? mW? 水的普蘭德數(shù)： ?rP 傳熱量及平均溫差 傳熱量 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 確定熱損失系數(shù) ?l? （ 41） 冷卻水用量 （ 42） 逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差 （ 43） 參數(shù) P及 R （ 44） （ 45） 有效平均溫差 確定溫差修正系數(shù)ψ： （ 46） 則有效平均溫差 ℃,1 ???? cmm tt ? 估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu) 估算傳熱面積 查參考資料初選傳熱系數(shù) )/(230 2 ℃?? mWk （ 47） KWttCpMQ l 935)( 39。39。239。111 ??? ?skgM / ?39lnm inm a xm inm a x,1 ??? ?????tt ttt cm1039。239。39。2 39。39。139。1 ???? tt ttR39。1 39。239。39。2 ???? tt ttP)11(2)11(2ln11ln11222??????????????RRPRRPPRPRR?239。039。 mtk QFm ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 17 管子材料、規(guī)格及管內(nèi)水的流速選擇 管子材料及規(guī)格選用碳Φ 25* 的碳鋼無(wú)縫鋼管。 因?yàn)樗x擇的流速要使流體呈湍流狀態(tài)，所以保證設(shè)備在較大的傳熱系數(shù)下進(jìn)行熱交換，所以選用管程內(nèi)水的流速 smw / ? 。 管程所需流通截面 （ 48） 每程管數(shù) （ 49） 每根管長(zhǎng) （ 410） 現(xiàn)取每根管長(zhǎng)為 6m 則 （ 411） 所以選用兩臺(tái) 12型浮頭式換熱器 管子排列 管子的排列方式常用友：等邊三角形排列法（或稱正六角形排列）、同心圓排列法和正方形排列法，本次管子排列方式選為等邊三角形。 按等邊三角形排列時(shí)，流體流動(dòng)方向與三角形的一條邊 垂直，最內(nèi)側(cè)六邊形的邊長(zhǎng)等于 S，通常在管板周邊與六邊形的邊之間的六個(gè)弓形部分內(nèi)部排列管子，但當(dāng)層數(shù) a6 時(shí)，則在這些弓形部分也應(yīng)排列管子，這時(shí)最外層管子的中心不應(yīng)超出最大六邊形的外接圓周。 由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中表 可知管中心距 s=32mm 分程隔板槽處管中心距 El =44mm 平行于流向的管距 s 0 ??? ssP mm 垂直于流向的管距 1630sin 0 ??? ssn mm 由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中的 節(jié)得出拉桿直徑為 16mm 作管子排列草圖 ,如圖 41 所示。 2222 0 22 5 mwMAt ?? ?724 2 ??itdAn ?39。 ?? ndFL ? ??? lLZ t燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 41 管子排列草圖 由草圖可知 六邊形層數(shù) a=6。 一臺(tái)管子數(shù) 144?tn 。 估計(jì)殼體直徑在 400~700mm 之間，所以由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》的表 可知一臺(tái)拉桿數(shù)為 4。 一臺(tái)傳熱面積： 239。39。1 mdlnF t ?? ? 兩臺(tái)傳熱面積： 239。39。139。39。 3 52 mFF ??? 管束中心至最外層管中心距離： 管束外緣直徑 mD L ???? 殼體內(nèi)徑 （ 412） 且 mmb 83? ，故 （ 413） 按 GB1511999 規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)直徑 DN= 630? 16mm 的無(wú)縫鋼管作為殼體。 長(zhǎng)徑比： ??SDl 合理 32bDD LS ??mD S ????第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 19 管程計(jì)算 管程接管直徑 （ 414） 取標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管 61402 ??d mm 管程雷諾數(shù) （ 415） 管程換熱系數(shù) （ 416） 殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算 折流板形式選為弓形 折流板缺口高度： mDh S ?? 折流板的圓心角為 120176。 折流板間距： （ 417） 取 折流板數(shù)目： （ 418） 折流板上管孔數(shù)： 146 個(gè) 折流板上管孔直徑 Hd 由 GB1511999 查得為 通過(guò)折流板上管子數(shù)為 136 個(gè) 折流板缺口處管子數(shù)為 8 根 ???? id?mwMd 222 ?? ?220 64Re 2222 ?? ?? idw~)1~( ?? DNl s 6 ?????? sb llN燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 折流板直徑由 GB1511999 規(guī)定為： （ 419） 折流板缺口面積： （ 420） 錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)： （ 421） 缺口處管 子所占面積： （ 422） 流體在缺口處流通面積： （ 423） 流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積： （ 424） 殼程流通截面積： （ 425） 殼程接管直徑： （ 426） ? ? 220 mFndA ctwt ??? ? mAAA wtwgb ???mwMd 111 ?? ?mD b ???22 i n)21(24 mDN hDNA wg ??????? ??? ??2a r c c o s22a r c c o ss i n221? ?????????? ???????? ???????? ???????? ????????? ???LLLc DhDND hDND hDNF ??? ? 200 mdss dDDDNlA LLsc ??????? ????? mAAA cbs ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 21 取煤油的流速為 1m/s 取標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管為 ?1d 88 mm4? 錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)由草圖可知 10?cN 每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)： （ 427） 旁流通道數(shù) 1?EN 旁路擋板數(shù)選 3對(duì) 錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)： （ 428） 一塊折流板上管子和管孔間泄露面積： （ 429） 折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積： （ 430） 殼程雷諾數(shù)： （ 431） 理想管束傳熱因子由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中圖 得： ?Hj 折流板缺口校正因子由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中圖 得： ?Cj 折流板泄露校正因子 1j ： ?? sphN cw ??????? ??? csEELbp AllNDDNF? ? ? ? 200 mnFdddA tcHtb ???? ?? ? 200 251 rc c os2 mDN hDDNDNA bsb ??????? ?????? ???? ?22121 011 ?? ce AdMR ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 432） （ 433） 查圖 得： ?j 旁通校正因子： （ 434） 及 ?bpF 查《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》圖 得： ?bj 殼程傳熱因子： （ 435） 殼程質(zhì)量流速： （ 436） 殼側(cè)壁面溫度wt 假定為 40℃ 壁溫下煤油粘度經(jīng)查物性表得： )/(101 0 8 0 61 smkgw ??? ?? 殼側(cè)換熱系數(shù)： （ 437） 需用傳熱面積 水垢熱阻： )/(0 0 0 3 22, Wmrs ℃?? 煤油污垢熱阻： )/(0 0 0 1 21, Wmrs ℃?? 傳熱系數(shù)： （ 438） 傳熱面積： （ 440） ??c tbsb A AA?? tbsb sbAA A ??cssNN0 1 6 ?? bcH jjjjjsmkgAMG ss ??? 21 /56350)/( ??? ? wrps PCGj ??)/(28911 210202,1,1℃???????? ??????? ? mWddddrrKiiss mtKQFm ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 23 傳熱面積之比： （ 441） 檢查殼側(cè)壁溫： （ 442） 阻力計(jì)算 管內(nèi)摩擦系數(shù) if 查《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》圖 得： 管側(cè)壁溫 2wt 假定為 40℃ 壁溫下水的粘度： )/( 5 3 62 smkgw ??? ?? 兩臺(tái)換熱器沿程阻力： （ 443） 兩臺(tái)換熱器回彎阻力： （ 444） 進(jìn)口連接管阻力： （ 445） 兩臺(tái)管程阻力： （ 446） 煤油穿過(guò)《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中表 的規(guī)定，所以此設(shè)計(jì)方案可行。 封頭、殼體和固定管板的尺寸確定 根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范采用材質(zhì)為 20Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，已知管程設(shè)計(jì)溫度為 ℃，則 wt ℃，根據(jù)碳鋼板需用應(yīng)力查表得 ? ? MPa17039。 ?? ， P= 所以其壁厚可用以下公式計(jì)算： （ 447） 39。39。 ?FF421 1,0011?????????? ???? msmw trkttPapwdlfP wtiii 15041)/(24 ??? ???PaZwP ttr 795224 22 ??? ?PawP tN 22 ??? ?PaPPPP Nrit 3 7 3 8????????? ? mmcpPD N 39。 ???? ???燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 實(shí)取 8mm 曲面高度： （ 448） D— 封頭的平均直徑 封頭箱的也取公稱直徑為 600mm 的 標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管，厚度為 8mm，長(zhǎng)度為530mm。 殼體和固定管板的尺寸確定 前面已經(jīng)初步確定使用公稱直徑為 600mm的 630*8mm的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管作為殼體。 殼體厚度： （ 449） ? 8mm，所以初步確定的殼體可以使用。 內(nèi)徑 mmD 6 1 4166 3 039。 ??? ,長(zhǎng)度取 5768mm 固定管板的尺寸確定 外徑： mmD 6401 ? 板厚： mmb 50? 管板上開(kāi)孔數(shù)與孔間距與管的排列一致。管板材料選用 A3鋼。 管子與管板的連接必須牢固、不泄漏，不產(chǎn)生大的應(yīng)力變形，最常見(jiàn)的連接方法為脹接，脹接只能用于工作壓力低與 4MPa 和溫度低于 300℃ 的場(chǎng)合；對(duì)于高溫、高壓、易燃、易爆的運(yùn)行條件多采用焊接，但采用焊接容易產(chǎn)生熱應(yīng)力且間隙中流體不流動(dòng)很容易造成間隙腐蝕，采用脹焊并用的方法可以避免。 由于工作壓力和溫度都不是特別高，而且管子的間距比較大，管板和管子 的連接采用脹接。換熱管在管板內(nèi)的脹接長(zhǎng)度 L=38mm。 浮頭箱和浮頭的尺寸確定 外頭蓋公稱直徑： （ 450） mmDDh N 15044 ???? ?? ? mmcPPD N 72 39。 ???? ???mmmmDD N 7 0 01 0 01 ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 25 外頭蓋同樣采用材質(zhì)為 20Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，δ =8mm，箱體長(zhǎng)為 430mm 曲面高度： （ 451） 如圖示為浮頭端的裝配圖，包括碟形蓋，鉤圈法蘭和浮動(dòng)管板，由于浮動(dòng)管板要與管子脹接后從殼體一端伸到另一端，因此管板的外直徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑，其主要尺寸如圖 42所示。 圖 42 浮頭結(jié)構(gòu) 浮動(dòng)管板外直徑： mmD 6000 ? 浮動(dòng)管板厚： mmb 50? 浮頭法蘭外徑： （ 452） 浮頭法蘭內(nèi)直徑： （ 453） 蝶形蓋內(nèi)半徑： （ 454） 厚度取 15mm 鉤圈的型式查 GB151 可知選為 B型鉤圈，具體尺寸按規(guī)定來(lái)取 由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。 查 GB1511999 可知：分程隔板槽槽深 4mm? ，槽寬為 12mm，且分程隔板的最小厚度為 8mm， 厚度選為 10mm。 mmDDh 20844 12 ???? ?mmmmDD Nf 6 8 0800 ???mmDD ff 5 5 4)1350(201 ?????mmDr f 1 ???